鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟冶金技術(shù)研究論文
鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟是指充分利用鋼鐵生產(chǎn)等環(huán)節中產(chǎn)生的可以回收的二次資源，使鋼鐵經(jīng)濟中的相關(guān)原料得到更充分的利用，是可持續發(fā)展目標的具體實(shí)踐和對科學(xué)發(fā)展觀(guān)的貫徹落實(shí)，對我國鋼鐵經(jīng)濟發(fā)展有重要作用，也可以為其他行業(yè)的良性發(fā)展、經(jīng)濟效益的提升提供經(jīng)驗參考。
1、粉末冶金技術(shù)應用于鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟的意義
1.1提升資源利用率
粉末冶金是制取金屬粉末或用含有金屬的混合粉末作為原料，通過(guò)化學(xué)方法、物理方式進(jìn)行加工，制造金屬材料、復合材料以及其他各種類(lèi)型制品的一種生產(chǎn)、加工技術(shù)。在鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中，會(huì )產(chǎn)生許多金屬粉末和混合粉末，對其進(jìn)行二次加工可以有效提升鐵資源的利用率[1]。
1.2提升經(jīng)濟效益
鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟的重要追求之一即是對經(jīng)濟效益的提升，而粉末冶金技術(shù)則是鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟的重要組成部分，其可以通過(guò)對金屬粉末的二次利用達到提升企業(yè)經(jīng)濟效益的目的[2]。
2、粉末冶金技術(shù)在鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟中的應用
2.1含鐵粉末產(chǎn)生的環(huán)節
一般來(lái)說(shuō)，鋼鐵企業(yè)的含鐵粉末主要是來(lái)自于兩個(gè)生產(chǎn)環(huán)節，即煉鐵原料系統和出鐵口系統，以武漢鋼鐵集團為例，其部分產(chǎn)生含鐵二次資源的統計如表1所示。
2.2制取鐵粉的方式和要求
2.2.1利用固體碳制取鐵粉
固體碳還原法是目前使用較為廣泛的鐵粉制取方法，其具有操作簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、經(jīng)驗豐富的優(yōu)勢，其基本原理是將還原劑、脫硫劑加入含鐵粉末中，再進(jìn)行粉碎篩選，直到所獲鐵粉達到合格要求，具體流程是，在各生產(chǎn)車(chē)間放置收集設備，對含鐵粉末進(jìn)行收集，之后對其進(jìn)行簡(jiǎn)單加熱，使粉末中的水分蒸發(fā)，放入反應容器中，加入固體碳還原劑，初步將鐵粉和其他雜質(zhì)脫離，再加入脫硫劑，去除鐵粉中的硫化物，之后通過(guò)磁化設備進(jìn)行精選，得到質(zhì)量較高的鐵粉后，通過(guò)專(zhuān)業(yè)設備進(jìn)行檢測，如果其質(zhì)量達標，則屬于合格產(chǎn)品，可以用于正常使用，如果質(zhì)量不達標，則需進(jìn)行二次制取，重新篩選，直到合格為止，利用固體碳回收的鐵粉，其品質(zhì)較高，利用粉末冶金技術(shù)，可以將其加工成復合材料和金屬材料，用于相關(guān)領(lǐng)域[3]。
2.2.2固體碳回收法對含鐵粉末的要求
一般來(lái)說(shuō)，含鐵粉末是在加工過(guò)程或者出鐵時(shí)產(chǎn)生，由于加工技術(shù)、鋼鐵用途的差異，含鐵粉末往往也不盡相同，比如含硫量、其他雜質(zhì)含量的不同等。主要標準為粉末的鐵含量，鐵含量在70％以上的混合粉末回收價(jià)值較大，由于我國目前對含鐵粉末二次加工的技術(shù)并不是特別先進(jìn)，如果混合粉末中鐵含量較低，那么加工所需花費和消耗將大于回收的鐵粉的價(jià)值，二次利用就沒(méi)有意義了，通常來(lái)說(shuō)，如果混合粉末中鐵粉含量低于20％，就不適合通過(guò)固體碳方式進(jìn)行回收，同時(shí)，如果混合粉末中鹽酸等不溶物的含量大于1％、硫含量大于0.5％，也要考慮更合適的回收方式，比如磁化裝置回收法。
2.2.3磁化裝置回收法
磁化裝置回收法是最簡(jiǎn)單的鐵粉回收法，其基本原理是利用鐵元素同極相斥、異極相吸的原理，通過(guò)對較大型的裝置進(jìn)行磁化，使其將鐵粉從混合粉末中分離出來(lái)。磁化裝置回收法的基本流程是，在車(chē)間、出鐵口周?chē)仓没旌戏勰┗厥昭b置，大量收集混合粉末，之后提取部分粉末送檢，研究其鐵含量，如果鐵含量較高，則可以通過(guò)固體碳等方式回收，如果其鐵含量在30％以下，則表明這部分混合粉末適合通過(guò)磁化裝置回收法進(jìn)行回收[4]。
2.3鐵粉的壓制
通過(guò)固體碳、磁化裝置等方式完成鐵粉收集工作后，需要對鐵粉進(jìn)行壓制處理，將其加工成具有一定規格和形狀的鐵坯，壓制處理的方式通常為加壓式，即通過(guò)物理方法向鐵粉增加壓力，將顆粒之間的空氣擠壓出去，使其最終成型[5]。
2.4鐵坯的燒結
燒結是壓制過(guò)后的進(jìn)行粉末冶金的關(guān)鍵技術(shù)。壓制成型后的鐵坯，往往依然含有較多的雜質(zhì)、碳化物、硫化物等，通過(guò)燒結，可以使鐵坯在高溫中發(fā)生變化，最終將雜質(zhì)去除。通常來(lái)說(shuō)，燒結分為元燒結和多元燒結，一些特殊的領(lǐng)域也會(huì )采用熔浸、熱壓等燒結方法。燒結環(huán)節需要重點(diǎn)注意的是溫度，其基本流程是，將鐵坯輸入燒結設備中，如果采取的是固相燒結，需保持燒結溫度低于鐵坯的熔點(diǎn)，鐵坯只發(fā)生純金屬的組織變化，同時(shí)鐵粉顆粒間黏結、致密化，金屬組織間的不會(huì )出現溶解，也不出現合金等新型金屬。燒結過(guò)后的鐵坯，基本上可以滿(mǎn)足各行業(yè)所需，其雜質(zhì)等經(jīng)過(guò)鐵粉制取、燒結已經(jīng)基本被清除，此時(shí)可以根據所要加工的工件對鐵坯進(jìn)行熱處理、電鍍、軋制等，將其制成工件或者使其符合下一步加工的要求[6]。
2.5回收鐵粉的應用
調查顯示，利用回收的鐵粉進(jìn)行機械加工，材料利用率往往在90％以上，而直接使用金屬材料進(jìn)行加工，利用率只有50％左右，一個(gè)值得注意的現象是，大部分的回收鐵粉都被應用于汽車(chē)制造行業(yè)，日本80％的回收鐵粉應用于汽車(chē)零部件制造，其行業(yè)利潤也遠大于我國，如何將回收鐵粉應用于汽車(chē)制造領(lǐng)域或者其他領(lǐng)域，是目前我國相關(guān)行業(yè)需要考慮的問(wèn)題。
3、總結
對資源進(jìn)行二次利用，是社會(huì )進(jìn)步的體現，也是時(shí)代發(fā)展的要求，在鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟中應用粉末冶金技術(shù)，充分了解鐵粉回收、鐵坯壓制、鐵坯燒結等關(guān)鍵環(huán)節并對其進(jìn)行有效把控，有利于粉末冶金技術(shù)的發(fā)展、進(jìn)步，也有利于其在鋼鐵循環(huán)經(jīng)濟中的進(jìn)一步應用。
參考文獻
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